導(dǎo)熱高分子復(fù)合材料是指以高分子材料為基體,通過加入高導(dǎo)熱填料來增強(qiáng)其整體導(dǎo)熱性能的復(fù)合體系,它兼具高分子材料的優(yōu)點和良好的導(dǎo)熱性能,在能源、電子電器、信息、航空航天等領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景。目前,高分子復(fù)合材料的熱導(dǎo)率普遍低于5W/mK,仍不能完全滿足工程應(yīng)用的需要。本文從工程熱物理學(xué)科角度出發(fā)研究高分子復(fù)合材料的導(dǎo)熱性能,一方面采用理論建模的方法研究了復(fù)合材料熱導(dǎo)率隨填料網(wǎng)絡(luò)的變化規(guī)律,建立了含有定向分布二維導(dǎo)熱填料以及混合填充導(dǎo)熱填料的復(fù)合材料熱導(dǎo)率計算模型,獲得了填料分布形態(tài)對復(fù)合材料熱導(dǎo)率影響的定量科學(xué)規(guī)律;另一方面通過石墨烯/環(huán)氧樹脂復(fù)合材料的實驗,研究填料的化學(xué)修飾程度和形態(tài)對復(fù)合材料熱導(dǎo)率的影響,并據(jù)此建立了石墨烯-壞氧樹脂界面的分子動力學(xué)(MD)模型,分析界面?zhèn)鳠崽匦噪S填料化學(xué)修飾程度、界面間隙等的變化規(guī)律。通過這些工作,探索影響高分子復(fù)合材料熱導(dǎo)率的關(guān)鍵因素及其影響規(guī)律,提煉提高復(fù)合材料熱導(dǎo)率的技術(shù)和方法,從而為制備導(dǎo)熱高分子復(fù)合材料提供理論依據(jù)和方法指導(dǎo)。論文的主要工作及獲得的研究結(jié)果如下。對于單一填充的六方氮化硼/高分子復(fù)合體系,提出了一種綜合高分子復(fù)合材料中大多...

【文章頁數(shù)】：124 頁

【學(xué)位級別】：博士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
第1章 緒論
    1.1 研究背景、目的和意義
    1.2 填料網(wǎng)絡(luò)的研究概況
        1.2.1 填充量對填料網(wǎng)絡(luò)的影響
        1.2.2 填充體系對填料網(wǎng)絡(luò)的影響
        1.2.3 制備流程對填料網(wǎng)絡(luò)的影響
        1.2.4 化學(xué)修飾對填料網(wǎng)絡(luò)的影響
    1.3 填料-基材界面熱阻的研究概況
        1.3.1 材料結(jié)構(gòu)對界面熱阻的影響
        1.3.2 化學(xué)修飾對界面熱阻的影響
    1.4 導(dǎo)熱模型的研究概況
        1.4.1 粒子填料模型
        1.4.2 考慮填料形狀的粒子導(dǎo)熱模型
        1.4.3 纖維狀填料模型
        1.4.4 片狀填料模型
        1.4.5 綜合模型
    1.5 高分子復(fù)合材料導(dǎo)熱性能研究中存在的問題
    1.6 課題的研究內(nèi)容、研究方案和創(chuàng)新點
        1.6.1 研究內(nèi)容
        1.6.2 研究方案
        1.6.3 創(chuàng)新點
第2章 單一填充六方氮化硼/高分子復(fù)合材料的熱導(dǎo)率計算
    2.1 引言
    2.2 計算方法
        2.2.1 模型的建立
        2.2.2 計算流程
    2.3 結(jié)果分析與討論
        2.3.1 模型驗證
        2.3.2 參數(shù)分析
    2.4 本章小結(jié)
第3章 混合填充石墨烯-碳納米管/高分子復(fù)合材料的熱導(dǎo)率計算
    3.1 引言
    3.2 計算方法
        3.2.1 模型的建立
        3.2.2 計算流程
    3.3 結(jié)果分析與討論
        3.3.1 模型驗證
        3.3.2 參數(shù)分析
        3.3.3 等效熱導(dǎo)率方程的簡化
    3.4 本章小結(jié)
第4章 石墨烯/環(huán)氧樹脂復(fù)合材料的制備與表征
    4.1 引言
    4.2 實驗部分
        4.2.1 實驗所用原料與儀器
        4.2.2 樣品制備
        4.2.3 樣品表征
    4.3 SRGO/epoxy復(fù)合材料表征結(jié)果分析與討論
        4.3.1 SRGO還原程度及其微觀結(jié)構(gòu)
        4.3.2 SRGO/epoxy復(fù)合材料熱導(dǎo)率
        4.3.3 熱導(dǎo)率變化趨勢的影響機(jī)制
    4.4 GF/epoxy復(fù)合材料表征結(jié)果分析與討論
        4.4.1 樣品微觀結(jié)構(gòu)表征
        4.4.2 熱物性參數(shù)分析
    4.5 本章小結(jié)
第5章 石墨烯/環(huán)氧樹脂復(fù)合材料的界面模擬
    5.1 引言
    5.2 模擬方法
        5.2.1 環(huán)氧樹脂分子模型的建立
        5.2.2 環(huán)氧樹脂的交聯(lián)過程
        5.2.3 界面結(jié)合能的計算
    5.3 結(jié)果分析與討論
        5.3.1 交聯(lián)環(huán)氧樹脂的靜態(tài)性能
        5.3.2 交聯(lián)環(huán)氧樹脂的動態(tài)性能
        5.3.3 交聯(lián)環(huán)氧樹脂的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度
        5.3.4 石墨烯-環(huán)氧樹脂的界面結(jié)合能
    5.4 本章小結(jié)
第6章 表面化學(xué)修飾石墨烯的熱導(dǎo)率計算
    6.1 引言
    6.2 模擬方法
        6.2.1 RGO模型的建立
        6.2.2 熱導(dǎo)率的計算流程
        6.2.3 RGO的溫度分布和RNEMD模擬方法驗證
    6.3 結(jié)果分析與討論
        6.3.1 含氧官能團(tuán)對熱導(dǎo)率的影響
        6.3.2 含氧官能團(tuán)對RGO構(gòu)型的影響
        6.3.3 MRGO的聲子態(tài)密度
        6.3.4 BRGO的層間相互作用
    6.4 本章小結(jié)
第7章 結(jié)論與展望
    7.1 結(jié)論
    7.2 研究工作的創(chuàng)新性
    7.3 研究工作的展望
參考文獻(xiàn)
攻讀博士學(xué)位期間發(fā)表的論文及其它成果
攻讀博士學(xué)位期間參加的科研工作
致謝
作者簡介



本文編號：3816690